Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí của công ty cổ phần Trúc Thôn

Từ lâu điện năng đã đi vào mọi mặt của đời sống, trên tất cả các lĩnh vực từ công nghiệp cho tới đời sống sinh hoạt. Trong nền kinh tế đang đi lên của chúng ta, ngành công nghiệp điện năng đóng một vai trò quan trọng hơn bao giờ hết. Để xây dựng một nền công nghiệp phát triển thì không thể không có một nền công nghiệp điện vững mạnh, do đó khi quy hoạch phát triển các khu dân cư, đô thị hay các khu công nghiệp… thì cần phải hết sức trú trọng vào sự phát triển của mạng điện, hệ thống cung cấp điện nhằm đảm bảo cung cấp điện cho các khu vực. Hay nói một cách khác, khi lập kế hoạch phát triển kinh tế xã hội thì kế hoạch phát triển điện năng phải đi trước mội bước, thỏa mãn nhu cầu điện năng không chỉ trước mắt mà còn trong tương lai.

LỜI NÓI ĐẦU

Từ lâu điện năng đã đi vào mọi mặt của đời sống, trên tất cả các lĩnh vực từcông nghiệp cho tới đời sống sinh hoạt Trong nền kinh tế đang đi lên của chúng ta,ngành công nghiệp điện năng đóng một vai trò quan trọng hơn bao giờ hết Để xâydựng một nền công nghiệp phát triển thì không thể không có một nền công nghiệpđiện vững mạnh, do đó khi quy hoạch phát triển các khu dân cư, đô thị hay các khucông nghiệp… thì cần phải hết sức trú trọng vào sự phát triển của mạng điện, hệthống cung cấp điện nhằm đảm bảo cung cấp điện cho các khu vực Hay nói mộtcách khác, khi lập kế hoạch phát triển kinh tế xã hội thì kế hoạch phát triển điệnnăng phải đi trước mội bước, thỏa mãn nhu cầu điện năng không chỉ trước mắt màcòn trong tương lai

Ngày nay xã hội phát triển, rất nhiều nhà máy được xây dựng, việc quyhoạch thiết kế hệ thống cung cấp điện cho các phân xưởng, nhà máy, xí nghiệpcông nghiệp là công việc thiết yếu và vô cùng quan trọng Để có thể thiết kế đượcmột hệ thống cung cấp điện an toàn và đảm bảo độ tin cậy đòi hỏi người kỹ thuậtviên phải có trình độ và khả năng thiết kế Xuất phát từ điều đó, bên cạnh nhữngkiến thức giảng dạy ở trên giảng đường, các học sinh, ngành điện cần được làmnhững bài tập về thiết kế cung cấp điện cho một phân xưởng, nhà máy, xí nghiệp

công nghiệp nhất định Bản thân em được nhận đề tài : “Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí của công ty cổ phần Trúc Thôn”

Đề tài của em gồm 5 chương:

Chương1.Giới thiệu chung về nhà máy và phân xưởng cơ khí của nhà máy

Chương 2 Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng cơ khí

Chương 3 Thiết kế mạng hạ áp cho phân xưởng cơ khí và tính chọn các thiết bị.Chương 4 Thiết kế mạng điện chiếu sáng cho phân xưởng cơ khí

Chương 5 Tính toán bù công suất phản kháng, nâng cao hệ số công suất cos chotoàn phân xưởng cơ khí

Chương 6: Tính toán ngắn mạch ở hạ áp

Trong đó có 4 sơ đồ kèm theo

Trong thời gian làm đồ án, với sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo trong khoa

điện, đặc biệt là sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn Ths.Trần Thị Điệp

cùng sự cố gắng của bản thân Đến nay em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp củamình Xong do thời gian làm đồ án có hạn, với kiến thức còn hạn chế, nên đồ áncủa em không tránh khỏi những thiếu sót Do vậy em kính mong nhận được sự góp

ý và chỉ bảo của thầy cô để bản đồ án tốt nghiệp của em được hoàn chỉnh hơn

Hải Dương, ngày 26 tháng 5 năm 2014

Học sinh thực hiện

Nguyễn Phan Anh

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG TY CỔ PHẦN TRÚC 1.1 Thông tin chung về Công ty

Công ty Cổ phần Trúc Thôn là thành viên của Tổng công ty thép Việt Nam CTCP

Tên giao dịch: Truc Thon Joint Stock Company

- Tên viết tắt là: Truc Thon JSC

- Địa chỉ: Cộng Hoà - Chí Linh - Hải Dương

- Điện thoại: 0320 3882 243; Fax: 0320 3883 163

- Email: tructhon@tructhon.com.vn

- Website: tructhon.com.vn

Hình 1.1 Hình ảnh nhà máy gạch trúc thôn

1.2 Lịch sử hình thành và phát triển

Công ty cổ phần Trúc Thôn, tiền thân là Mỏ đất chịu lửa Trúc Thôn thuộc Công

ty Gang thép Thái Nguyên, được thành lập ngày 25/11/1964 theo Quyết định của BộCông nghiệp nặng, trên cơ sở nhiệm vụ chính là khai thác đất chịu lửa nhằm phục vụ

Công ty Gang thép Thái Nguyên sản xuất gạch chịu lửa để xây lò và dẫn rót thép trongquá trình nấu luyện.

Trong quá trình xây dựng, phát triển Công ty được chia làm 3 giai đoạn chính:

- Năm 1971, Mỏ trở lại sản xuất Năm 1975, Mỏ tiếp nhận phân xưởng khaithác quặng sét trắng thuộc Mỏ cao lanh Kinh Môn thuộc Bộ Công nghiệp nhẹ và Mỏ

Bô xít Lỗ Sơn thuộc Bộ Công nghiệp nặng

- Từ năm 1980, Mỏ được đầu tư công nghệ sản xuất gạch chịu lửa và đất đèn

Giai đoạn 2:

- Từ năm 1999, Mỏ trở thành đơn vị hạch toán độc lập trực thuộc Tổng Công tyThép Việt Nam và đổi tên là Công ty Vật liệu chịu lửa và khai thác đất sét Trúc Thôn

- Năm 2000, Công ty đầu tư dây chuyền sản xuất gạch ceramic công suất 2 triệu

m2/ năm với tổng mức đầu tư gần 80 tỷ

- Tháng 3 năm 2003 thành lập Nhà máy gạch ốp lát Sao Đỏ, trực thuộc Công ty.Tháng 7/2003 Nhà máy gạch ốp lát Sao Đỏ cho ra đời sản phẩm gạch men mangthương hiệu RedStar nâng doanh thu của Công ty từ gần 12 tỷ lên trên 100 tỷ đồng

Giai đoạn 3:

- Tháng 1/2006, Công ty cổ phần Trúc Thôn được thành lập trên cơ sở cổ phầnhoá doanh nghiệp nhà nước Công ty VLCL Trúc Thôn theo Quyết định số 3008/QĐ-BCN ngày 26/9/2005 của Bộ Công nghiệp Giấy đăng ký kinh doanh số 0403000366

do Sở Kế hoạch và đầu tư tỉnh Hải Dương cấp ngày 30/12/2005

- Chuyển đổi mô hình tổ chức thành Công ty cổ phần Trúc Thôn, thành viên liên

kết của Tổng công ty Thép Việt Nam – CTCP

1.3 Mô hình cơ cấu tổ chức (Sơ đồ cơ cấu tổ chức kèm theo)

1 Đại hội đồng cổ đông

2 Hội đồng quản trị, Ban Kiểm soát

Hình 1.2 Hội đôn quản trị, ban kiểm soát nhà máy.

Hình 1.3.Ban điều hành, Các phòng chức năng Công ty, Đơn vị thành viên.

1.4 Thương hiệu, văn hóa Công ty

1- Logo Công ty:

- Logo Công ty được cấu tạo bởi 2 phần

+ Phần hình: Mầu đỏ tượng trưng cho Dương (trong quan niệm triết học phương đông)tượng trưng cho sinh khí, sức phấn đấu vươn lên của Công ty Xuất phát điểm từ ýtưởng lấy hình ảnh những vòm lửa trong các lò nung, một hình ảnh rất đặc trưng vàquen thuộc đối với các dòng sản phẩm của Công ty như gạch chịu lửa, đất đèn, gạch

ốp lát… vốn xuất phát từ quặng, tài nguyên từ lòng đất và được nung đốt, nấu luyệnqua lửa để trở thành sản phẩm truyền thống của Công ty

+Phần chữ: TrúcThon JSC là tên viết tắt của Công ty cổ phần Trúc Thôn mầu đentượng trưng cho Âm, cho lòng đất mẹ nơi sinh ra các loại tài nguyên quý Phần chữđược tạo bởi hệ thống Font chữ chắc khoẻ, vững chãi với ý tưởng tạo một nền móngvững chắc cho sự nghiệp phát triển trường tồn của Công ty

2 Quy tắc ứng xử của CBCNV

- Phục tùng lệnh cấp trên

- Nghiêm túc với cấp dưới

- Chân thành với đồng nghiệp

- Tận tình với khách hàng

- Chu đáo với đối tác

3 Khẩu hiệu (slogan) của Công ty: Tinh hoa cho cuộc sống thăng hoa

1.5 Các thành tựu cơ bản.

- Trong quá trình 47 năm xây dựng, phát triển Công ty đã thu được những thành tựu

cơ bản trên tất cả các lĩnh vực hoạt động: số lao động từ 70 người lên đến gần 600người; vốn điều lệ từ 18 tỷ đồng năm 2006, hiện nay là 55 tỷ đồng; tổng tài sản từ con

số chục triệu đến nay 160 tỷ đồng; quy mô sản xuất Công ty phát triển cả về chất vàlượng

- Các phần thưởng chủ yếu của Công ty:

+ 02 Huân chương Lao động hạng Ba: năm 1978, năm 1981

+ 02 Huân chương lao động hạng Nhì: năm 1987, năm 1997

+ Huân chương Lao động hạng Nhất: năm 2009

CHƯƠNG II XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ

vì vậy việc chọn các thiết bị theo phụ tải tính toán sẽ đảm bảo an toàn thiết bị về mặtphát nóng

Người thiết kế phải biết phụ tải tính toán để chọn các thiết bị như: Máy biến áp,dây dẫn, các thiết bị đóng cắt, bảo vệ,.v.v Để tính các tổn thất công suất, điện áp vàchọn các thiết bị bù Như vậy phụ tải tính toán là một số liệu quan trọng để thiết kếcung cấp điện

Phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: Công suất và số lượng các máy,chế độ vận hành của chúng, quy trình công nghệ sản xuất, trình độ vận hành của côngnhân v.v Vì vậy, xác định chính xác phụ tải tính toán là một nhiệm vụ khó khănnhưng rất quan trọng Bởi vì nếu phụ tải tính toán được xác định nhỏ hơn thực tế thì sẽlàm giảm tuổi thọ các thiết bị điện, có khi dẫn tới cháy nổ, rất nguy hiểm Ngược lại,nếu phụ tải tính toán được xác định lớn hơn thực tế thì sẽ gây lãng phí

Do tính chất quan trọng như vậy nên rất nhiều công trình nghiên cứu và phươngpháp tính toán phụ tải điện Song vì phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố nên vẫnchưa có phương pháp nào hoàn toàn chính xác và tiện lợi Những phương pháp đơngiản thuận tiện cho việc tính toán thì lại thiếu chính xác, còn nếu nâng cao được độchính xác thì phương pháp lại phức tạp Có thể kể ra một số phương pháp sau:

cầu Knc.

2.Phương pháp xác định PTTT theo công suất trung bình và hệ số cực đại

3.Phương pháp xác định PTTT theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sảnphẩm

4 Phương pháp xác định PTTT theo suất trang bị điện trên cho một đơn vị diệntích sản xuất

2.2 Các đại lượng và các hệ số thường gặp khi xác định phụ tải tính toán.

2.2.1 Công suất định mức (P đm ).

Công suất định mức của các thiết bị điện thường được nhà chế tạo ghi sẵn trong

lý lịch máy Đối với động cơ công suất ghi trên nhãn hiệu máy chính là công suất trêntrục động cơ Đứng về mặt cung cấp điện ta quan tâm đến công suất đầu vào của động

cơ gọi là công suất đặt (Pđ)

Công suất đặt được tính như sau:

đc

đm đ

P P



Trong đó:

- Pđ: Công suất đặt của động cơ (KW)

- Pđm: Công suất định mức của động cơ (KW)

- ηđc: Hiệu suất định mức của động cơ

Nhưng để tính toán đơn giản, thường chọn ηđc = 1 nên Pđm = Pđ người ta chophép lấy: Pđm = Pđ

Đối với các thiết bị làm việc ngắn hạn lặp lại như cầu trục, máy hàn Khi tínhphụ tải điện của nó ta phải quy đổi về công suất định mức chế độ làm việc dài hạn, tức

là quy đổi về chế độ làm việc có hệ số tiếp điện tương đối ε% = 100 Công thức quyđổi như sau:

- Đối với động cơ: P đm' =P đm ε đm

Trong đó:

P’

đm: Công suất định mức đã quy đổi về ε% = 100

Pđm, Sđm, Cosφđm: Là các tham số đã cho trong ký lịch máy

2.2.2 Phụ tải trung bình (P tb ).

Phụ tải trung bình là một đặc trưng tĩnh của phụ tải trong một khoảng thời giannào đó Tổng phụ tải trung bình của các thiết bị cho ta khả năng đánh giá được giớihạn dưới của phụ tải tính Trong thực tế phụ tải trung bình được xác định bằng biểuthức sau:

- Đối với thiết bị:

Ap, Aq: Là điện năng thiêu thụ trong thời gian khảo sát (KWh, KVArh)

t: Là thời gian khảo sát (h)

- Đối với nhóm thiết bị

tb q q

=

Biết phụ tải trung bình ta có thể đánh giá được mức độ sử sụng thiết bị Phụ tảitrung bình là một số liệu quan trọng để xác định phụ tải tính toán, tính tổn hao điệnnăng Thông thường phụ tải trung bình được xác định ứng với thời gian khảo sát làmột ca làm việc, một tháng hoặc một năm

2.2.3 Phụ tải cực đại (P max ).

Phụ tải cực đại được chia làm 2 nhóm:

- Phụ tải cực đại ổn định Pmax là phụ tải trung bình lớn nhất tính trong khoảngthời gian tương đối ngắn ( thường từ 10÷30 phút) trị số này có thể dùng để chọn cácthiết bị điện theo điều kiện phát nóng Nó cho phép ta đánh giá được giới hạn trên củaphụ tải tính toán Thường người ta tính phụ tải cực đại ổn định là phụ tải trung bình

- Phụ tải đỉnh nhọn Pđn: Là phụ tải cực đại xuất hiện trong khoảng thời gian rấtngắn 1 đến 2 giây thưởng xảy ra khi mở máy động cơ Chúng ta không những chỉ quantâm đến trị số phụ tải đỉnh nhọn mà còn quan tâm tời tần suất xuất hiện của nó Bởi vì

số lần xuất hiện của phụ tải đỉnh nhọn càng tăng thì càng ảnh hưởng đến sự làm việcbình thường của các thiết bị dùng điện khác ở trong cùng một mạng điện Phụ tải đỉnhnhọn được dùng để kiểm tra dao động điện áp, điều kiện tự khởi động của động cơ,kiểm tra điều kiện làm việc của cầu chì, tính dòng điện kinh tế v.v

2.2.4 Phụ tải tính toán (P tt ).

Khi thiết kế cung cấp điện cần có một số tài liệu cơ bản là phụ tải tính toán Có

số liệu đó ta có thể chọn các thiết bị điện, tính toán tổn thất công suất, tổn thất điện áp,tính và chọn các thiết bị rơle bảo vệ v.v

Quan hệ giữa phụ tải tính toán với các đại lượng khác Ptb ≤ Ptt ≤ Pmax

2.2.5 Hệ số sử dụng K sd

Hệ số sử dụng Ksd là một chỉ tiêu cơ bản để tính phụ tải tính toán Hệ số sử dụngcủa thiết bị là tỉ số giữa phụ tải tác dụng trung bình với công suất định mức của thiết bịđó

n

i tbi

đm

tb sd

P

P P

P K

Hệ số phụ tải là tỷ số giữa phụ tải thực tế với công suất định mức Thường taphải xét hệ số phụ tải trong một thời gian nào đó, nên phụ tải thực tế chính là phụ tảitrung bình trong khoảng thời gian đó.

Hệ số cực đại thường được tính với ca làm việc có phụ tải lớn nhất

Hệ số cực đại phụ thuộc vào số thiết bị hiệu quả và nhiều yếu tố khác đặc trưngcho chế độ làm việc của các thiết bị điện trong nhóm

Công thức tính Kmax rất phức tạp Trong thực tế người ta tính Kmax theo đườngcong Kmax = f.(Ksd, nhq) hoặc tra bảng

2.2.9 Hệ số đồng thời (K đt ).

Là tỉ số giữa công suất tác dụng tính toán cực đại tại nút khảo sát của hệ thốngcung cấp điện với tổng các công suất tác dụng tính toán cực đại của các nhóm hộ tiêuthụ riêng biệt nối vào nút đó, tức là:

=

= n

i tti

tt đt

P

P K

1

(2-11)

2.2.10 Hệ số thiết bị điện có hiệu quả (n hq ).

Hệ số thiết bị hiệu quả nhq là số thiết bị giả thiết có cùng công suất và chế độlàm việc, chúng đòi hỏi phụ tải bằng phụ tải tính toán của nhóm phụ tải thực tế người

ta tính nhq theo bảng hoặc theo công thức:

∑

∑

1 2

2 1

) (

) (

n

i đmi

n

i đmi hq

P

P n

P1: Tổng công suất của n1 thiết bị

P: Tổng công suất của n thiết bị

Sau khi tính được n* và P* thì tra bảng đường cong ta tìm được nhq* :

nhq = n.nhq*

2.3 Các phương pháp xác định phụ tải tính toán.

Hiện nay có rất nhiều phương pháp xác định phụ tải tính toán, thông thường thìnhững phương pháp đơn giản lại cho kết quả không thật chính xác, còn nếu muốnchính xác thì phương pháp tính toán lại quá phức tạp Do vậy tùy theo thời điểm và

giai đoạn thiết kế mà ta lựa chọn phương pháp tính cho phù hợp Dưới đây em xin đềcập một số phương pháp xác định phụ tải tính toán thường dùng nhất:

2.3.1 Xác định phụ tải theo công suất đặt và hệ số nhu cầu.

Công thức tính:

∑

1

n i đi nc

P Q

P

tt tt

tt= 2 + 2 = (2-15)Nói một cách gần đúng có thể coi Pđ = Pđm

P

Trong đó:

Pđi: Công suất định mức của thiết bị thứ i (kW)

Pđmi: Công suất định mức của thiết bị thứ i (kW)

Ptt, Qtt, Stt: Công suất tác dụng, công suất phản kháng, công suất toàn phần tínhtoán của nhóm thiết bị (kW, kVAr, kVA)

P P

P

P P

P Cos

+ + +

+ + +

=

cos

cos cos

2 1

2 2 1

Hệ số nhu cầu của các loại máy khác nhau có trong các sổ tay

Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo hệ số nhu cầu có ưu điểm là đơngiản, thuận tiện Nhược điểm chủ yếu của phương pháp này là kém chính xác Bởi vì

hệ số nhu cầu Knc tra được trong sổ tay là một số liệu cố định cho trước, không phụthuộc vào chế độ vận hành và số thiết bị trong nhóm máy Nếu chế độ vận hành và sốthiết bị trong nhóm thay đổi nhiều thì kết quả tính phụ tải tính toán theo hệ số nhu cầu

sẽ không chính xác

2.3.2 Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất.

Công thức tính như sau:

Trong đó:

P0: Suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất, (KW/m2) Trị số của

P0 có thể tra trong các sổ tay Trị số P0 của từng loại phân xưởng do kinh nghiệm vậnhành thống kê lại mà có

2.3.3 Xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại K max và công suất trung bình

P tb ( còn gọi là phương pháp số thiết bị hiệu quả n hq ).

Công thức tính:

Ptt = Kmax.Ptb = Kmax.Ksd.Pđm(2-19)Trong đó:

Pđm, Ptb: Công suất định mức và công suất trung bình của thiết bị (w)

Khi tính toán theo phương pháp này, trong một số trường hợp có thể dùng côngthức sau:

* Trường hợp n≤3 và nhq<4, phụ tải tính toán được tính theo công thức:

tt P P

+ Kpti = 0,9 đối với thiết bị làm việc dài hạn

+ Kpti = 0,75 đối với thiết bị làm việc ngắn hạn lặp lại

* Đối với các thiết bị có phụ tải bằng phẳng (máy bơm, quạt gió ) phụ tải tínhtoán có thể lấy bằng phụ tải trung bình:

Ptt = Ptb = Ksd.Pđm (2-22)

* Nếu mạng có các thiết bị một pha thì phải cố gắng phân bố đều các thiết bị đólên 3 pha của mạng

2.3.4 Lựa chọn phương pháp tính.

Tùy theo yêu cầu tính toán và những thông tin có được về phụ tải, người thiết

kế có thể lựa chọn các phương pháp thích hợp để xác định phụ tải tính toán

Trong bản đồ án này với phân xưởng cơ khí của nhà gạch trúc thôn, em đã biết

vị trí, công suất đặt và chế độ làm việc của thiết bị trong phân xưởng nên khi tính toánphụ tải động lực của phân xưởng có thể sử dụng phương pháp xác định phụ tải tínhtoán theo hệ số cực đại và công suất trung bình Phụ tải chiếu sáng của các phânxưởng được xác định theo phương pháp suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất

2.4 Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng cơ khí.

2.4.1 Phân nhóm phụ tải.

Phân xưởng cơ khí là phân xưởng số 4 trong số 8 phân xưởng của nhà máy vớidiện tích phân xưởng là 2800m2 (Chiều dài 70m x Chiều rộng 40m, Chiều cao 4,5mtính từ mặt đất ) với 1 cửa ra vào chính và 1 cửa phụ ở bên Bên trong phân xưởng còn

có kho, phần mặt bằng còn lại là đặt thiết bị

Nguồn điện cung cấp cho phân xưởng lấy từ trạm biến áp 560kVA-10/0,4KVcách phân xưởng 100m

Phân xưởng gồm có tổng số 34 máy, toàn bộ các máy đều sử dụng động cơ 3pha với công suất 7,5-25,5 kW Các thiết bị đều có chế độ làm việc dài hạn

9 13

2

6

7 1

10 7

10 7

6

11 10 Kho s¶n phÈm

6 m

Hình 2.1: Sơ đồ mặt bằng phân xưởng

Trong phân xưởng thường có nhiều thiết bị (34 thiết bị) có công suất khác nhau,nên cần phải phân nhóm thiết bị điện để thuận tiện cho việc tính toán và xác định đượcphụ tải tính toán một cách chính xác.

Để phân nhóm phụ tải ta dựa vào nguyên tắc sau:

+ Các thiết bị trong 1 nhóm phải có vị trí gần nhau trên mặt bằng (điều này sẽthuận tiện cho việc đi dây tránh chồng chéo, giảm tổn thất )

+ Các thiết bị trong nhóm nên có cùng chế độ làm việc (điều này sẽ thuận tiệncho việc tính toán và cung cấp điện sau này ví dụ nếu nhóm thiết bị có cùng chế độlàm việc, tức có cùng đồ thị phụ tải vậy ta có thể tra chung được ksd, knc; cosφ; )

+ Các thiết bị trong các nhóm nên được phân bổ để tổng công suất của cácnhóm ít chênh lệch nhất (điều này nếu thực hiện được sẽ tạo ra tính đồng loạt cho cáctrang thiết bị cung cấp điện)

+ Ngoài ra số thiết bị trong cùng một nhóm cũng không nên quá nhiều vì số đầu

ra của một tủ động lực cũng bị không chế (thông thường số đầu ra lớn nhất của các tủđộng lực được chế tạo sẵn cũng không quá 8) Tuy nhiên khi số thiết bị của một nhómquá nhiều cũng sẽ làm phức tạp hoá trong vận hành và làm giảm độ tin cậy cung cấpđiện cho từng thiết bị

Dựa theo nguyên tắc phân nhóm phụ tải điện đã nêu ở trên và căn cứ vào vị trí,công suất thiết bị bố trí trên mặt bằng phân xưởng có thể chia các thiết bị trong phânxưởng cơ khí thành 5 nhóm phụ tải Kết quả phân nhóm phụ tải điện như sau:

Bảng 2.1 Phân nhóm phụ tải trong phân xưởng cơ khí

Nhóm TT Tên thiết bị Ký hiệu trên mặt bằng lượng Số P đm (kW)

Hiệu suất ƞ

6 Máy khoan bàn 10 02 8,00 16,0 0,93

2.4.2 Xác định phụ tải tính toán của từng nhóm phụ tải.

Tra phụ lục PL I.1 (trang 253 tài liệu “thiết kế cấp điện” của Ngô Hồng Quang –

Vũ Văn Tẩm – NXB KH&KT-2008) đối với phân xưởng cơ khí ta được: ksd = 0,2; Cosφ

P đm (kW)

Hiệu suất ƞ

- Số thiết bị trong nhóm: n = 6 thiết bị.

- Tổng công suất của các thiết bị trong nhóm: P = 82 (kW)

- Thiết bị có công suất lớn nhất: Máy dập thể tích Pmax = 25,5 (kW)

p P P

Từ n* và P* tra bảng PL I.5 (trang 255 tài liệu “thiết kế cấp điện” của Ngô

Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm – NXB KH&KT-2008) ta được: nhq* = 0,81

Ta có số thiết bị làm việc hiệu quả: nhq = nhq*.n = 0,81.6 = 4.86

lấy nhq= 5

Với nhq= 5, ksd = 0,2 tra bảng PL I.6 (trang 256 tài liệu “thiết kế cấp điện” của

Ngô Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm – NXB KH&KT-2006) ta được:

kmax = 2,42

* Phụ tải tính toán nhóm I:

688 , 39 82 2 , 0 42 , 2

, 0

688 , 39

7 , 56



đm

tt tt

- Số thiết bị trong nhóm: n = 7 thiết bị.

- Tổng công suất của các thiết bị trong nhóm: P = 85 (kW)

- Thiết bị có công suất lớn nhất: Máy rèn tự do Pmax = 20,0 (kW)

2

P

Từ n* và P* tra bảng PL I.5 (trang 255 tài liệu “thiết kế cấp điện” của Ngô

Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm – NXB KH&KT-2008) ta được: nhq* = 0,87

Ta có số thiết bị làm việc hiệu quả: nhq = nhq*.n = 0,87.7 = 6.09 lấy nhq= 6Với nhq= 6, ksd = 0,2 tra bảng PL I.6 (trang 256 tài liệu “thiết kế cấp điện” của

Ngô Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm – NXB KH&KT-2008) ta được:

kmax = 2,24

* Phụ tải tính toán nhóm II:

1 , 38 85 2 , 0 24 , 2

1 , 38

4 , 54



đm

tt tt

U

S

2.4.2.3 Xác định phụ tải tính toán nhóm III.

Bảng 2.4 Số liệu phụ tải nhóm III

TT Tên thiết bị Ký hiệu trên

mặt bằng

Số lượng

suất ƞ

1 máy Toàn bộ

1 Máy phay vạn năng 5 01 12,5 12,5 0,85

- Số thiết bị trong nhóm: n = 7 thiết bị.

- Tổng công suất của các thiết bị trong nhóm: P = 79,5 (kW)

- Thiết bị có công suất lớn nhất: Máy dập thể tích Pmax = 25,5 (kW)

5 , 25 1

p

P

Từ n* và P* tra bảng PL I.5 (trang 255 tài liệu “thiết kế cấp điện” của Ngô

Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm – NXB KH&KT-2008) ta được: nhq* = 0,8

Ta có số thiết bị làm việc hiệu quả: nhq = nhq*.n = 0,8.7 = 5,6 lấy nhq= 6Với nhq= 6, ksd = 0,2 tra bảng PL I.6 (trang 256 tài liệu “thiết kế cấp điện” của

Ngô Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm – NXB KH&KT-2008) ta được:

kmax = 2,24

* Phụ tải tính toán nhóm III:

616 , 35 5 , 79 2 , 0 24 , 2

, 0

616 , 35

3 , 77 38 , 0 3

88 , 50



đm

tt tt

Số lượng

P đm (kW)

Hiệu suất ƞ

- Số thiết bị trong nhóm: n = 7 thiết bị.

- Tổng công suất của các thiết bị trong nhóm: P = 81,5 (kW)

- Thiết bị có công suất lớn nhất: Máy đột dập Pmax = 21,50 (kW)

5 , 41 1

p

P

Từ n* và P* tra bảng PL I.5 (trang 255 tài liệu “thiết kế cấp điện” của Ngô

Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm – NXB KH&KT-2008) ta được: nhq* = 0,8

Ta có số thiết bị làm việc hiệu quả: nhq = nhq*.n = 0,8.7 = 5,6 lấy nhq= 6Với nhq= 6, ksd = 0,2 tra bảng PL I.6 (trang 256 tài liệu “thiết kế cấp điện” của

Ngô Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm – NXB KH&KT-2008) ta được:

kmax = 2,24.

* Phụ tải tính toán nhóm IV:

512 , 36 5 , 81 2 , 0 24 , 2

, 0

512 , 36

616 , 52



đm

tt tt

P đm (kW)

Hiệu suất ƞ

- Số thiết bị trong nhóm: n = 7 thiết bị.

- Tổng công suất của các thiết bị trong nhóm: P = 74,5 (kW)

- Thiết bị có công suất lớn nhất: Máy ép trục vít Pmax = 18,50 (kW)

0 , 68

5 , 74

5 , 50 1

p

P

Từ n* và P* tra bảng PL I.5 (trang 255 tài liệu “thiết kế cấp điện” của Ngô

Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm – NXB KH&KT-2008) ta được: nhq* = 0,87

Ta có số thiết bị làm việc hiệu quả: nhq = nhq*.n = 0,87.7 = 6,09 lấy nhq= 6Với nhq= 6, ksd = 0,2 tra bảng PL I.6 (trang 256 tài liệu “thiết kế cấp điện” của

Ngô Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm – NXB KH&KT-2008) ta được:

kmax = 2,24

* Phụ tải tính toán nhóm V:

376 , 33 5 , 74 2 , 0 24 , 2

, 0

376 , 33

68 , 47



đm

tt tt

U S

2.4.2.6 Tổng hợp phụ tải tính toán của các nhóm phụ tải động lực.

Sau khi tính toán cho các nhóm, ta có bảng tổng kết sau:

Bảng 2.7 Tổng kết phụ tải tính toán của các nhóm phụ tải.

Tên nhóm P tt

(KW)

Q tt (kVAr)

S tt (kVA)

I tt (A)

2.4.2.7 Xác định phụ tải chiếu sáng cho toàn phân xưởng cơ khí.

Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng được xác định theo phương pháp suất phụtải trên một đơn vị diện tích sản xuất

Công thức tính:

Pcs = P0.FTrong đó:

P0 - Suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích chiếu sáng (W/m2)

F - Diện tích được chiếu sáng (m2)

Đối với phân xưởng cơ khí chiếu sáng được sử dụng hệ thống đèn sợi đốt, tra

PL I.2 suất phụ tải cho các khu vực (trang 253 tài liệu “thiết kế cấp điện” của Ngô

Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm – NXB KH&KT-2008)

ta lấy: P0 = 13 (W/m2) Cosφ = 1

Phân xưởng có diện tích 2800m2 (dài:70m x rộng 40m)

Phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng cơ khí là:

Pcs = P0.F = 13 2800 = 36400 (W) = 36,4 (kW)

2.4.3 Xác định phụ tải tính toán toàn phân xưởng cơ khí.

Phụ tải tính toán của phân xưởng cơ khí với 5 nhóm phụ tải được xác định nhưsau:

Phụ tải tác dụng tính toán toàn phân xưởng:



5 1

. tti

đt ttpx k P

. tti

đt

ttpx k P

P =0,8.(39,688+38,1+35,616+36,512+33,376)=146,6 (kW).Phụ tải phản kháng tính toán của toàn phân xưởng:





5 1

. ttpx

đt ttpx k Q

Q = 0,8.(40+38,8+36,3+37,25+34,05)= 149,2 (kVAr)

Phụ tải toàn phần tính toán của toàn phân xưởng:

2 2

2

2 ( 146 , 6 36 , 4 ) 149 , 2 )

236



đm

ttpx ttpx

U

S

CHƯƠNG III

VÀ TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ 3.1 Thiết kế mạng hạ áp cho phân xưởng cơ khí.

Vì vậy sơ đồ cung cấp điện cần phải đạt những yêu cầu sau:

- Độ tin cậy cung cấp điện

Mức độ đảm bảo liên tục cung cấp điện tuỳ thuộc vào tính chất và yêu cầu củaphụ tải Với những công trình cấp quốc gia như hội trường Quốc hội, nhà kháchChính phủ, ngân hàng Nhà nước, đại sứ quán, khu quân sự, sân bay, hải cảng…phải đảm bảo liên tục cung cấp điện ở mức cao nhất, nghĩa là với bất kỳ tình huốngnào cũng không thể mất điện Các nhà máy, xí nghiệp, tổ hợp sản xuất tốt nhất làđặt máy phát điện dự phòng, khi mất điện sẽ dùng máy phát cấp cho những phụ tảiquan trọng như lò, phân xưởng sản xuất chính…

- Chất lượng điện

Chất lượng điện được đánh giá qua 2 chỉ tiêu là tần số và điện áp Chỉ tiêu tần

số do cơ quan điều khiển hệ thống điện quốc gia điều chỉnh Người thiết kế phảiđảm bảo chất lượng điện áp cho khách hàng Điện áp ở lưới trung và hạ áp chỉ chophép dao động quanh giá trị 5% Ở những phân xưởng yêu cầu chất lượng điện

áp cao như may, hoá chất, cơ khí chính xác, điện tử chỉ cho phép dao động điện áp

2,5%

- An toàn.

Công trình cấp điện phải được thiết kế có tính an toàn cao: an toàn cho ngườivận hành, người sử dụng và an toàn cho chính các thiết bị điện và toàn bộ côngtrình

- Kinh tế.

Trong quá trình thiết kế thường xuất hiện nhiều phương án, mỗi phương ánđều có những ưu, nhược điểm riêng, đều có những mâu thuẫn giữa hai mặt kinh tế

và kỹ thuật Một phương án đắt tiền thường có ưu điểm là độ tin cậy và chất lượngđiện cao hơn Thường đánh giá kinh tế phương án cấp điện qua hai đại lượng: vốnđầu tư và phí tổn vận hành Phương án kinh tế không phải là phương án có vốn đầu

tư ít nhất mà là phương án tổng hoà của hai đại lượng trên sao cho thời hạn thu hồivốn đầu tư là sớm nhất

Ngoài 4 yêu cầu trên, người thiết kế còn cần lưu ý sao cho hệ thống cấp điệnthật đơn giản, dễ thi công, dễ vận hành, dễ sử dụng, dễ dàng phát triển để đáp ứngyêu cầu gia tăng của phụ tải điện

3.2 Một số phương áncung cấp điện cho mạng hạ áp của phân xưởng

3.2.1 Sơ đồ hình tia

Hình 3.1: Sơ đồ hình tia cung cấp cho hộ phụ tải phân tán

Đặc điểm cấu tạo:

Thanh cái cao áp (6- 10kV)

Biến áp phân xưởng (Y/Y0)

Máy biến dòng BI : tạo nguồn dòng cung cấp cho các thiết bị đo lường và bảo vệ

Y

Y0BA

BI

AT 0,4 / 0,23 kV

TPP

6 - 10 kV

Nối dây dễ ràng, ít ảnh hưởng giữa các hộ phụ tải

Độ tin cậy cung cấp điện cao

Dễ thực hiện các biện pháp bảo vệ và tự động hóa, dễ vận hành bảo quản

Hình 3.2 Sơ đồ phân nhánh, máy biến áp thanh cái

Sơ đồ này máy biến áp cung cấp điện cho các thanh cái được đặt dọc theo cácphân xưởng Từ các thanh cái đó có các đường dây đến các tủ phân phối động lựchoặc đến các phụ tải tập trung khác Sơ đồ này thường được dùng trong các phânxưởng có phụ tải tương đối lớn và phân phối đều trên diện tích rộng Có thể tải đượccông suất lớn, giảm được các tổn thất về công suất và điện năng

Ưu điểm

Vốn đầu tư nhỏ,tốn ít cáp, chủng loại cáp cũng ít

Nhược điểm:

Khó tự động hóa, khó bảo quản vận hành, độ tin cậy cung cấp điện thấp

Ứng dụng: Thường dùng cung cấp cho hộ phụ tải loại 2 và 3

3.2.3 Sơ đồ hỗn hợp

Là biểu đồ thường gặp nhất trong thực tế nó là sự kết hợp giữa sơ đồ hình tia

Khó khăn trong việc bảo vệ và sửa chữa

Căn cứ vào đặc điểm và yêu cầu cung cấp điện cho phân xưởng ta chọn sơ đồcung cấp điện cho các phụ tải động lực trong phân xưởng là sơ đồ hình tia

3.1.3 Lựa chọn sơ đồ cung cấp điện cho mạng hạ áp của phân xưởng cơ khí.

Như vậy, qua phân tích lý thuyết trên và yêu cầu công nghệ của phân xưởng

Em lựa chọn phương án cung cấp điện cho mạng hạ áp phân xưởng cơ khí như sau:Phân xưởng cơ khí có diện tích là 2800m2 gồm 34 thiết bị được dùng điệnđược chia làm 5 nhóm phụ tải động lực và 1 phụ tải chiếu sáng Công suất tính toáncủa phân xưởng là Sttpx= 236 (kVA), Để cung cấp điện cho phân xưởng ta sử dụng

BI AT

0,4 / 0,23 kV

TPP

6 - 10 kV

sơ đồ hình tia Điện năng từ trạm biến áp phân xưởng được đưa về tủ phân phối củaphân xưởng, trong tủ phân phối đặt 1 áptômát tổng và 6 áptômát nhánh cấp điệncho 5 tủ động lực và 1 tủ chiếu sáng Từ tủ phân phối đến các tủ động lực và chiếusáng sử dụng sơ đồ hình tia để thuận tiện cho việc quản lý và vân hành Mỗi tủđộng lực cung cấp điện cho một nhóm phụ tải theo sơ đồ hỗn hợp, các phụ tải cócông suất lớn và quan trọng sẽ nhận điện trực tiếp từ thanh cái của các tủ động lực,các phụ tải bé và ít quan trọng được ghép thành các nhóm nhỏ nhận điện từ tủ theo

sơ đồ liên thông (xích) Để dễ dàng thao tác và tăng thêm độ tin cậy cung cấp điện,tại các đầu vào và ra của tủ đều đặt các áptômát làm nhiệm vụ đóng cắt, bảo vệ quátải và ngắn mạch cho các thiết bị trong phân xưởng.Tuy nhiên giá thành của tủ sẽđắt hơn khi dùng cầu dao và cầu chì, song đây cũng là xu hướng thiết kế cung cấpđiện cho các xí nghiệp hiện đại

Mỗi động cơ của các máy điện trong phân xưởng được điều khiển bằng mộtkhởi động từ (KĐT) đã gắn sẵn trên thân máy, và có rơle nhiệt để bảo vệ quá tảinhỏ lâu dài

3.2 Lựa chọn các thiết bị cho mạng điện hạ áp phân xưởng

3.2.1 Lựa chọn thiết bị cho tủ phân phối

3.2.1.1 Chọn cáp từ trạm biến áp về tủ phân phối của phân xưởng.

Dòng điện tính toán của toàn phân xưởng:

38 , 0 3

236



đm

ttpx ttpx

mm J

I F

Tra bảng PL V.13 (trang 301, sách “Thiết kế cấp điện” – Ngô Hồng Quang –

Vũ Văn Tẩm – NXBKHKT 2008 ) chọn dây cáp đồng hạ áp loại 3x95+70

Icp= 387(A) cách điện PV do hãng LENS chế tạo

Kiểm tra cáp theo điều kiện phát nóng cho phép

Điều kiện:

Khc Icp  Itt

Trong đó:

Itt - dòng điện tính toán của phân xưởng (A)

Icp - dòng điện phát nóng cho phép, tương ứng với từng loại dây (A)

Khc- hệ số hiệu chỉnh, Khc = K1 K2 ( K1 là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ; K2

là hệ số hiệu chỉnh theo khoảng cách giữa các sợi cáp)

Tra PL VI.10, PL VI.11 (trang 314 tài liệu “thiết kế cấp điện” của Ngô Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm – NXB KH&KT-2008) ta lấy K1 = 0,95 K2 = 1

Thay số ta được:

Khc Icp = K1.K2.Icp= 0,95.387 = 367,65 ≥ Itt

Vậy cáp đã chọn thỏa mãn yêu cầu về điều kiện phát nóng.

3.2.1.2 Lựa chọn tủ phân phối.

Chọn tủ phân phối hạ áp do hãng SAREL (Pháp chế tạo)

Sarel chỉ chế tạo các vỏ tủ chứ không lắp đặt sẵn các thiết bị đóng cắt vàotrong tủ

Trên khung tủ đã làm sẵn các lỗ giá dày đặc để có thể gá lắp các giá đỡ tùy ýtheo các thiết bị chọn lắp đặt Tủ Sarel vững cứng đa chức năng , dẽ tháo lắp , linhhoạt với kích cỡ tùy thích của khách hàng

Tủ có các thông số như sau

Bảng 3.1 Thông số kích thước của tủ phân phối:

3.2.1.3 Lựa chọn thanh cái tủ phân phối.

Thanh cái được chọn phải đảm bảo độ bền cơ học, đảm bảo quá nhiệt theođiều kiện ổn định lực điện động, ổn định nhiệt

Thanh cái tủ phân phối của phân xưởng được chọn theo mật độ dòng kinh tế

Dòng điện tính toán toàn phân xưởng:

38 , 0 3

236



đm

ttpx ttpx

359

mm J

kích thước 30x4, tiết diện 120 mm2 có Icp= 475 (A)

Kiểm tra thanh cái theo điều kiện phát nóng cho phép:

I K

K1 2 Trong đó:

K1=1 với thanh dẫn đặt đứng

K1=0,95 với thanh dẫn nằm ngang

K2: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường (K2=0,95)Thay số ta có:

0,95.475 = 451 ≥ Itt

Vậy thanh cái đã chọn thỏa mãn yêu cầu về điều kiện phát nóng cho phép

3.2.1.4 Lựa chọn Áptômát cho tủ phân phối.

AT T

AT N

Hình 3.4 Sơ đồ tủ phân phối của phân xưởng

Áptômát (ATM): Là 1 loại khí cụ điện dùng để đóng bằng tay, cắt tự động khi

có sự cố ngắn mạch, quá tải

Do có ưu điểm hơn hẳn cầu chì là khả năng làm việc chắc chắn tin cậy, an toànđóng cắt đồng thời lưới điện 3 pha và có khả năng tự động hoá cao mặc dù giáthành cao hơn cầu chì nhưng ATM ngày càng được dùng rộng rãi trong lưới điện

+ ATM dòng điện cực đại.

+ ATM điện áp giảm

+ ATM công suất ngược

thông số như sau:

Bảng 3.2: Thông số kĩ thuật của ATM tổng.

Kí Hiệu Số Cực I đm (A) U đm (V) I N (KA)

b) Chọn ATM nhánh ở tủ phân phối cấp điện cho các tủ động lực.

* Chọn ATM cho tủ động lực 1 (PP - AĐL1):

Điều kiện chọn

IđmAT  Itt1 = 86 (A)

UđmAT  Uđm mạng = 380 (V)

Tra PL IV.II (trang 282 tài liệu “thiết kế cấp điện” của Ngô Hồng Quang –

Vũ Văn Tẩm – NXB KH&KT-2008) Ta chọn ATM do Merlin Gerin chế tạo có các

thông số như sau:

Bảng 3.3: Thông số kĩ thuật của ATM tủ động lực 1:

Kí Hiệu Số Cực I đm (A) U đm (V) I N (KA)

Tra PL IV.II (trang 282 tài liệu “thiết kế cấp điện” của Ngô Hồng Quang –

Vũ Văn Tẩm – NXB KH&KT-2008) Ta chọn ATM do Merlin Gerin chế tạo có các

thông số như sau:

Bảng 3.4: Thông số kĩ thuật của ATM tủ động lực 2:

Kí Hiệu Số Cực I đm (A) U đm (V) I N (KA)

Tra PL IV.II (trang 282 tài liệu “thiết kế cấp điện” của Ngô Hồng Quang –

Vũ Văn Tẩm – NXB KH&KT-2008) Ta chọn ATM do Merlin Gerin chế tạo có các

thông số như sau:

Bảng 3.5: Thông số kĩ thuật của ATM tủ động lực 3:

Kí Hiệu Số Cực I đm (A) U đm (V) I N (KA)